工业排放废水中金属元素与浊度的相关性分析

陈 烨

苏州市吴江环境监测站

1 引言

工业排放的废水中具有大量的悬浮物质、胶状物质等，并且根据工业产品的不同会携带一定量的金属元素，存在的形态也有所差别。废水中的金属元素具有较高的络合能力和沉淀能力，可以与水体中不同的有机物结合在一起而形成络合物，表现出更加复杂的形态和结构，从而对水体的浊度造成一定影响。为此，我们需要探讨工业排放废水中金属元素与浊度的相关性，并以此为基础有效治理工业废水，在满足工业生产的前提下，降低工业排放废水对水体污染的程度。

2 工业排放废水中金属元素与浊度的相关性分析实验

2.1 实验材料和设备

实验样本选择某工业区内排放的废水，经测定废水中含有多种金属元素，样本选取后不需做任何处理，同时要保证废水在采集过程中没有掺杂进任何药剂成分。实验设备主要有浊度仪、电感耦合等离子体质谱仪，浊度仪用来测量工业排放废水的浊度，电感耦合等离子体质谱仪用来测定工业排水废水中的金属含量。

2.2 实验操作流程

在采集完工业排放废水以后，实验人员需要将未经任何处理的废水样本直接放入恒温容器中进行冷藏保存，恒温容器的温度设置为4℃。实验采集水样的总时间为一年，水样采集间隔为一周，即每个月都需要进行一次工业排放废水中的金属含量测量和浊度测量，并绘制两者的相关性曲线。

2.3 实验结果

利用上述方式进行的实验操作，可以准确地分析低溶度金属元素和高浓度金属元素与水体浊度的相关性。通过分析低浓度金属元素与废水浊度的相关性曲线，可以看出金属元素的含量与水体浊度之间存在着相关性。高浓度金属元素与废水浊度之间也存在着相关性。由此可见，工业排放废水中金属元素与浊度之间的相关性较好，可以通过水体浊度指标去反映出工业排放废水中的金属元素含量水平。由实验结果可以推断出工业排放废水浊度升高的主要原因是因为废水中含有大量的金属元素，金属元素在与水体中的有机物结合以后会形成络合物，络合物属于大分子物质，会导致水体中的沉淀离子释放到废水中，从而造成废水浊度升高。

3 工业排放废水中主要的金属污染

工业排放废水中如果金属元素的含量超标，不但会对水体和周边的土壤等造成直接污染，并且重金属元素会随着自来水管道被输送到用户家中，如果金属离子直接进入人体的话，轻则导致人出现呕吐、腹痛以及腹泻等不良反应，重则会对人体的肝脏、肾脏以及中枢神经等造成不可逆的损伤，影响人体的身体健康。为此，需要对工业排放废水中金属元素的含量进行准确的测量，将其控制在可排放的浓度范围内，进而降低工业废水对生态环境、人类与动植物的影响。工业排放废水中主要的金属元素包括铬元素、镉元素以及铜元素等，工业排放废水中金属元素的种类与我国工业生产的发展情况有直接关系，是我国工业生产类型与技术发展决定的，需要做出准确的检测，以此才能制定有效的应对措施。

3.1 含铬工业废水

金属铬作为一种重金属，是工业废水中最常见的一种有毒金属元素，其毒性较高，并以三价铬和六价铬的形式存在去自然界中。六价铬对于人体和动物具有一定的毒害作用，人或者动物在饮用了含有六价铬的水源后，体内的氧会与六价铬发生反应而形成铬酸盐或者重铬酸盐，从而对人体的组织器官造成损伤。有研究表明，六价铬对金鱼具有毒性效应，六价铬可以导致金鱼的鳃小叶细胞大量解体。致使金鱼的鳞片脱落坏死。同时，随着六价铬浓度的增加，金鱼的鳃组织会受到严重的损伤。另外，通过DNA加合物研究可以发现，金属铬元素与钙元素具有一定的相似性，铬元素会对人体内与钙相关的信号传导系统进行干预，从而对人体机能造成损伤。

3.2 含镉工业废水

含镉工业废水主要来源于金属冶炼企业、电镀企业以及使用含镉化合物作为原料的企业。金属镉在自然界中的存在形式主要有两种，一种是无机离子形态，一种是有机结合形态，也就是说自然界中同时存在无机镉和有机镉。含镉工业废水的主要危害在于会引起水生生物器官的氧化性损伤，含镉工业废水对人体的损伤主要表现在影响体内酶的活性，同时会对人体的内分泌系统造成干扰，导致人的内分泌失调。有研究以乌贼粉为来源，对有机状态的镉与离子状态的Cd2+进行生物毒理及代谢作用对比，结果表明这两种不同状态下的镉元素在生物肌肉中出现再积累的现象不是特点显著，也没有发生镉元素对水中生物的毒害作用以及Cd累及放大现象。因此，可以认为工业排放废水中的镉元素在会在水中生物体内积累，但是其可食用部分镉元素的积累现象几乎没有。

3.3 含铜工业废水

金属铜在生物体内均有存在，是生物体所必需的一种微量金属元素，在神经系统发育、骨骼和结缔组织的形成方面均起到重要作用。但是，如果生物体内的金属铜离子含量超过限制浓度以后，则会造成金属铜中毒，对于水生生物而言，铜中毒会对其正常的生长、生殖造成严重影响，同时会降低生物体体内的酶活性。有研究表明，工业排放废水中金属铜的含量会对生物的生长造成巨大影响，水体中铜的浓度超标会抑制水生生物的生长性能和蛋白质效率。同时当水体中的铜浓度超过水生生物的阈值时，会导致水生生物的溶酶体膜出现破裂，并释放出大量的水解酶，进而导致水生生物的肝组织出现坏死问题。人体在饮用了铜浓度超标的水源或者使用了受污染的水生生物以后，也会发生不同程度的机体损伤。

3.4 含铅工业废水

铅是一种可以在动物组织和人体中积累的一种有毒金属元素，其主要来源与油漆、蓄电池、冶炼以及化妆品等产业。铅可以通过表皮、消化道或者呼吸道等多个器官进入体内，如果含量超标就会导致人体出现贫血症、肾损伤以及神经机能失调等毒性效应，易受伤害人群为小孩、老人以及免疫力差的人群。铅对水中生物的安全浓度为0.16ml/l，在进行农作物灌溉的过程中，如果灌溉用水中铅的浓度含量在0.1-4.4mg/l 范围内时，农作物成熟后会有明显的铅含量增加问题，使得农作物变成有毒食品，会导致食用者急慢性中毒。人体内铅含量应该在0.1ml/l，如果超过这个含量指标，就容易引起人体贫血、损伤神经系统以及肾脏等。所以，要控制好工业排放废水中铅元素的含量，做好排放前的含量检测与处理工作，以此达到正常排放标准。讨论工业排放废水中金属元素与浊度的相关性可以简化金属元素检测流程，提高检测效率与质量，同时可以降低金属元素检测成本。

3.5 含汞工业废水

汞元素及其化合物都是含有剧毒的物质，可以在人体组织器官中积累，如果金属汞进入人体的血液中，并跟随血液输入人体大脑组织以后，会在大脑组织中逐渐积累，积累到一定含量后即会对大脑组织造成实质伤害。另外，汞元素也会有一部分转移到人体的肾脏器官，加大肾脏的负荷压力，损伤肾脏。含汞工业废水的来源主要是仪表厂、贵金属冶炼厂、化妆品制造厂等，如果工业废水未经有效处理就将水排入河流的话，其中的汞元素浓度就会超标，进入水源后的汞离子会经过反应转化为有机汞，有机汞的毒性更大，会经过食物链直接进入人体组织，引起人体全身中毒。天然水源中的汞含量很低，通常在0.1μg/l，正常人体中的汞含量在5～10微克/升范围内，容易引起汞中毒的人群大多为女性，尤其是准妈妈，另外就是爱吃海鲜的人。如果发生急性汞中毒，可能会引发肝炎或者血尿。

3.6 含镍工业废水

镀镍工业、金属加工业以及机器制造业排放的废水中经常会含有金属镍，镍可以在土壤或者水中富集，使用镍超标的水进行农作物灌溉或者土壤中镍含量超标，都会使得农作物吸收到土壤中的镍，镍含量最高的农作物是绿色蔬菜，另外烟草中的镍含量也十分高，可以达到1.5ppm～3.0ppm。镍对水稻等农作物的毒性作用临界点为20ppm，如果超过这个临界点就会导致农作物带有毒性，人类在食用含镍大米或者其他农副产品的过程中就会发生金属镍中毒。

4 含有金属元素的工业排放废水治理对策

4.1 制定和完善工业废水排放标准

现阶段，随着我国工业化的高速发展，工业产业获得了良好的发展机遇，部分企业会为了追求短期的经济收益而牺牲环境，违规作业并将未处理，或者未达到排放标准的工业废水直接排放到水体中，进而造成严重的水体污染。为此，国家环保部门要根据现阶段我国工业废水排放的实际情况，制定和完善工业废水排放标准，不断提高废水排放标准，加强对工业废水中金属元素的监测与处理，采取先进的监测水段，利用先进的监测设备，以此提高监测效率与质量。同时，国家各级政府要与环保部门联合在一起，出台严格的工业废水排放标准和相关的法律法规等，对违法排放含金属废水的行为进行及时的制止，并给予其一定的惩罚，例如罚金、停产整顿等。国家有关部门需要针对不同的产业制定针对性的工业废水排放标准，对工业企业实施个性化管理，对工业生产过程中可能产生的金属污染进行专项防治，通过制定规范和法律法规完善去加强工业废水排放管理，提高工业废水排放的管理水平。与此同时，国有要扩大重金属污染的危害宣传，要充分利用现有的媒体平台。

4.2 加强工业废水的金属元素检测与监督

为了有效提高对工业废水的排放管理，国家需要积极推进市场准入制度的建立，一方面要通过完善行业准入制度去提供工业企业的质量和环保意识，另一方面要不断加强工业废水的金属元素检测与排放监督，通过采取有效的措施针对工业废水的排放进行动态的检测，及时反馈工业废水排放情况，上传工业废水中的金属含量，进而可以及时实施工业废水金属浓度超标的防治手段。例如，可以在主要的工业企业废水排放口处或者主要河流的汇集处建立动态检测站，对水体的浊度进行动态检测，以此有效推断水体中的金属含量。与此同时，国家环保部门以及工商部门等要定期实施联合执法，要对辖区内主要的工业生产企业进行随时走访和不定期抽查，制定严格的工业废水排放检查方案，检测工业排放废水中重金属的实际含量，对于重金属含量超标的工业废水要禁止排放，并对企业做出处罚，责令其停产整改，做好工业废水自处理，在排放废水前对其中包含的重金属离子进行有效去除，进而提高工业企业生产的绿色性与环保性。

4.3 加强工业废水的金属离子处理

目前，针对工业废水的金属离子处理有很多中方式，常用的有化学沉淀法、物理吸附法、电解法等。其中，物理吸附法需要在水体中添加特定的金属吸附剂，以此将水体中存在的特定金属离子吸附起来，并跟随吸附剂一同被回收。物理吸附法具有处理效果好、处理成本低等特点，是目前应用比较广泛的一种废水处理方式。金属吸附剂主要为天然矿物、工业生产的碱浸残渣等副产品以及聚乙烯硅一聚乙烯胺等有机复合材料。另外，随着科学技术的发展，目前兴起了一种生物吸附法，具有吸附剂易得、吸附效率高、经济成本等特点，普遍应用在低浓度金属废水处理中。纳米材料、电化学法以及化学替代法等新型的重金属废水处理方法也逐渐获得了广泛的应用，尤其是纳米材料处理重金属废水，可以充分发挥出纳米材料表面积大，吸附密度高、吸附能力强等特点，并且该技术在应用过程中可以适用于多种重金属，是未来工业废水重金属污染的主要处理方式之一。但是，其在应用过程中也存在一些不足，主要是没有形成规模化与产业化，需要不断研究与发展。

4.4 控制污染源，减少金属污染物的排放

要想有效的控制工业废水中的金属污染物排放，就必须要控制好污染源，减少金属污染物的排放，将工业废水的污染扼杀在源头。首先，各个工业企业要不断提高自己的生产工艺水平，及时更换老旧、低效的生产设备，以此提高生产环节的效率与质量，减少金属元素的排放。其次，工业企业要加强自身的工业废水排放自查、自检力度，要利用先进的仪器设备和检测技术手段对工业生产产生的工业废水进行实时的检测，并采用科学的处理方式对工业废水进行预处理，直到满足废水排放标准后才可进行排放。最后，工业生产企业要积极响应国家的号召，引进先进的生产设备与工艺技术等，提高工业生产过程中的环保性，降低工业生产过程中产生的重金属污染，以此减少工业废水中重金属的含量。同时需要结合企业自身的生产实际，认清生产过程中可能产生的重金属污染问题，并采取积极、有效的措施进行应对，提高重金属污染废水的处理能力，将工业废水重金属污染控制在厂区范围内，控制住污染源的扩散。

5 结论

综上所述，工业排放废水中金属元素与浊度具有一定的相关性，可以通过测量水体的浊度去预测和分析工业废水中金属元素的含量，提高工业废水检测效率与质量。另外，工业企业要正确地认识含有金属元素的工业废水对生态环境和生物造成的影响，并熟悉常见的工业废水金属污染物，采取有效的对策进行工业废水治理，以此降低工业废水中金属污染物的浓度，减少工业废水对生态和生物造成的影响。